SỬ DỤNG DẤU BẤT ĐẲNG THỨC ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM PHẦN HÓA HỌC HỮU CƠ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH THPT

6 SSoốá cchhuuyyeêânn đđeềà (01)/2012 Hóa học & Ứng dụng Nếu xây dựng được một hệ thống bài tập trắc nghiệm phần hoá học hữu cơ có sử dụng dấu bất đẳng thức để giải nhanh thì sẽ phát triển được năng lực tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh THPT. Từ đó, nâng cao chất lượng dạy học ở trường THPT. SUMMARY In fact, the exercise uses the inequality is not much mathematics to explain. So every teacher needs to build yourself a system of exercises that uses chemical inequalities to solve mathematical ability to develop thinking for students through the construction process of interpretation. Since then contribute to improving the quality of teaching. SỬ DỤNG DẤU BẤT ĐẲNG THỨC ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM PHẦN HÓA HỌC HỮU CƠ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH THPT QUÁCH VĂN LONG Trường THPT chuyên Đại học Vinh I. ĐẶT VẤN ĐỀ II. CÁC VÍ DỤ Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai anđehit cần dùng vừa hết 0,375mol O 2 , sinh ra 0,3mol CO 2 và 0,3 mol H 2 O. Mặt khác, nếu cho m gam X tác dụng với lượng dư dung dòch AgNO 3 trong NH 3 thì lượng kết bạc thu được có thể là: A. 75,6 gam B. 48,6 gam C. 64,8 gam D. 32,4 gam Phân tích: Bài toán trên chưa cho anđehit no hay không no, đơn chức hay đa chức, mạch hở hay mạch vòng nên nhiều học sinh sẽ thấy phức tạp và phải đặt công thức tổng quát để giải. Việc giải như vậy, mất nhiều thời gian. Với những học sinh có năng lực tư duy tốt thì có thể dựa vào mối quan hệ giữa số mol nước và số mol cacbonic như sau: n CO 2 = n H 2 O = 0,3mol → X gồm hai anđehit no, đơn chức, mạch hở. n X = 2 × (1,5n CO 2 - n O 2 ) = 0,15mol = n CO 2 : n X = 0,3 : 0,15 = 2 → X chứa 1 chất là HCHO. Đến đây, nhiều học sinh rơi vào trạng thái bế tắc. Một số ít học sinh có năng lực tư duy tốt dựa vào dấu bất đẳng thức toán học để giải: 2n X = 0,3 < n Ag < 4n X = 0,6 → 32,4 gam < m Ag < 64,8 gam. Từ đáp án → m Ag = 48,6 gam → Chọn đáp án B. Ví dụ 2: Hỗn hợp M gồm anđehit X, xeton Y (X, Y có cùng số nguyên tử cacbon) và anken Z. Đốt cháy hoàn toàn m gam M cần dùng 8,848 lít O 2 (đktc) sinh ra 6,496 lít CO 2 (đktc) và 5,22 gam H 2 O. Công thức của anđehit X là: A. C 3 H 7 CHO B. C 2 H 5 CHO C. C 4 H 9 CHO D. CH 3 CHO Phân tích: Bài toán này nhằm phát triển năng lực tư duy tổng hợp cho học sinh. Với những học sinh có năng lực tư duy kém thì sẽ đặt công thức tổng quát của ba chất X, Y, Z rồi giải bằng phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, với những học sinh khá giỏi thì dễ dàng nhận thấy: SSoốá cchhuuyyeêânn đđeềà (01)/2012 Hóa học & Ứng dụng 7 n CO 2 = n H 2 O = 0,29mol → X, Y là hợp chất hữu cơ no, đơn chức, mạch hở. → x + y = 2 × (1,5n CO 2 - n O 2 ) = 2 × (1,5 × 0,29 - 0,395) = 0,08mol → n C O 2 = n × (x + y) + mz = 0,29 → n × 0,08 + mz = 0,29 (*) Chỉ có một phương trình mà có tới ba ẩn. Nhiều học sinh gặp bế tắc. Cho rằng đề sai. Đối với học sinh có năng lực tư duy tốt có thể nhận thấy để tìm công thức của X chỉ cần tìm giá trò của n. Từ biểu thức (*), ta suy ra: n × 0,08 < 0,29 → n < 3,625 → n = 3 (C 3 H 6 O) → Công thức của X là C 2 H 5 CHO → Chọn đáp án B. Ví dụ 3: Hỗn hợp M gồm axit cacboxylic X (không no, đơn chức, mạch hở), ancol no, đơn chức, mạch hở Y (số mol của Y lớn hơn số mol của X) và este Z được tạo ra từ X và Y. Cho một lượng M phản ứng vừa đủ với dung dòch chứa 0,25mol NaOH thu được 27 gam muối và 9,6 gam ancol. Công thức của X và Y là: A. C 3 H 7 COOH và CH 3 OH B. C 2 H 3 COOH và C 2 H 5 OH C. C 3 H 5 COOH và CH 3 OH D. C 3 H 5 COOH và C 2 H 5 OH Phân tích: Học sinh dễ dàng nhận thấy sử dụng phương pháp truyền thống để giải là tốt nhất: Đặt: X: RCOOH : Y: C m H 2m+1 OH → Z: RCOOC m H 2m+1 RCOOH + NaOH → RCOONa + H 2 O x x x RCOOC m H 2m+1 + NaOH → RCOONa + C m H 2m+1 OH z z z z → n NaOH = x + z = 0,25 → m muối = (R + 67) × 0,25 = 27 → R = 41 (C 3 H 5 COOH) m ancol = (14m + 18) × (y + z) = 9,6 Do (y + z) chưa biết nên không thể tìm được giá trò của m nhiều học sinh rơi vào trạng thái bế tắc. Một số em có năng lực tư duy tốt nhận thấy: M ancol = 9,6 : (y + z) < 9,6 : (x + z) = 9,6 : 0,25 = 38,4 → M ancol = 32 (CH 3 OH) → Chọn đáp án C. Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm C n H 2n-1 CHO, C n H 2n-1 COOH, C n H 2n-1 CH 2 OH (đều mạch hở, n ∈ N*). Cho 2,8 gam X phản ứng vừa đủ 8,8 gam brom trong nước. Mặt khác, cho toàn bộ lượng X trên phản ứng với lượng dư dung dòch AgNO 3 trong NH 3 , kết thúc phản ứng thu được 2,16 gam Ag. Phần trăm khối lượng của C n H 2n-1 CHO trong X là: A. 26,63% B. 20,00% C. 16,42% D. 22,22% Phân tích: Đối với học sinh có năng lực tư duy trung bình và tốt thì bài toán trên có thể giải như sau: • X + Br 2 : C n H 2n-1 CHO + 2Br 2 + H 2 O → C n H 2n-1 Br 2 COOH + 2HBr x 2x C n H 2n-1 COOH + Br 2 → C n H 2n-1 Br 2 COOH y y C n H 2n-1 CH 2 OH + Br 2 → C n H 2n-1 Br 2 CH 2 OH z z n Br 2 = 2x + y + z = 8,8 : 160 = 0,055 (1) • X + AgNO 3 /NH 3 : C n H 2n-1 CHO + 2[Ag(NH 3 ) 2 ]OH → C n H 2n-1 COONH 4 + 2Ag↓ + H 2 O + 3NH 3 x → 2x → 2x = 0,02 → x = 0,01 → y + z = 0,035 Mặt khác: m X = 14n × (x + y + z) + 28x + 44y + 30z = (14n + 28) × (x + y + z) + 16y + 2z = 2,8 → (14n + 28) × 0,045 + 16y + 2z = 2,8 Có 3 ẩn mà chỉ có một phương trình nên không thể tìm được giá trò của n. Nhiều học sinh cho rằng đề thếu dữ kiện (bế tắc). Một số ít học sinh sử dụng dấu bất đẳng thức toán học để tìm giá trò của n. → (14n + 28) × 0,045 = 2,8 - 16y - 2z < 2,8 - 3 × 0,035 → n < 2,27 → n = 2 (C 2 H 3 -) %C 2 H 3 CHO = (56 × 0,01 × 100%) : 2,8 = 20% → Chọn đáp án B. Ví dụ 5: Hỗn hợp gồm hai axit X, Y có số nhóm chức hơn kém nhau một đơn vò và có cùng số nguyên tử cacbon. Chia hỗn hợp axit thành hai phần bằng nhau. Cho phần một tác dụng hết với K, sinh ra 2,24 lít khí H 2 (đktc). Đốt cháy hoàn toàn phần hai, sinh ra 6,72 lít khí CO 2 (đktc). Công thức cấu tạo thu gọn và phần trăm về khối lượng của một axit có trong hỗn hợp là: A. HOOC-COOH và 66,67% B. HOOC-COOH và 42,86% C. CH 2 (COOH) 2 và 42,86% D. CH 2 (COOH) 2 và 66,67% 8 SSoốá cchhuuyyeêânn đđeềà (01)/2012 Hóa học & Ứng dụng Phân tích: Đặt công thức chung của X và Y là (n ≥ 2) • Phần 1 + K: Giả sử Y nhiều hơn Y một nhóm COOH n H 2 = 0,5x + y = 0,1 • Phần 2 + O 2 : n = n CO 2 : (x + y) < n CO 2 : (0,5x + y) = 0,3 : 0,1 = 3 → n = 2 → Công thức của hai axit: CH 3 COOH (X) và HOCO- COOH (Y) Ta có hệ: %m (COOH) 2 = (0,05 × 90 × 100%) : (0,05 × 90 + 0,1 × 60) = 42,86% → Chọn đáp án B. Nhận xét: Nếu không sử dụng dấu bất đẳng thức (x + y) < (0,5x + y) thì không tể tìm được giá trò của n. Nhiều học sinh gặp bế tắc. Ví dụ 6: Hỗn hợp M gồm anken X và hai amin no, đơn chức, mạch hở Y, Z (M Y < M Z ). Đốt cháy hoàn toàn một lượng M cần dùng 21 lít O 2 sinh ra 11,2 lít CO 2 (các thể tích khí đều đo ở đktc). Công thức của Y là: A. CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 B. CH 3 CH 2 NHCH 3 C. C 2 H 5 NH 2 D. CH 3 NH 2 Phân tích: Đây là bài toán khá hay. Đòi hỏi học sinh phải có năng lực tư duy khái quát hoá để nhận ra: n amin = 4/3 × (n O 2 - 1,5n CO 2 ) = 4/3 × (0,9375 - 15 × 0,5) = 0,25mol Tuy nhiên, bước giải tiếp theo thì nhiều học sinh gặp bế tắc vì chưa biết số mol CO 2 do amin sinh ra nên không thể tìm được giá trò của n. Chỉ có một số ít học sinh có năng lực tư duy tốt nhận thấy: III. KẾT LUẬN Trên thực tế, các bài tập sử dụng dấu bất đẳng thức toán học để giải chưa nhiều. Vì vậy, mỗi giáo viên cần xây dựng cho mình một hệ thống các bài tập hoá học có sử dụng dấu bất đẳng thức toán học để giải nhằm phát triển năng lực tư duy cho học sinh thông qua việc xây dựng tiến trình luận giải. Từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học. ♥ Người phản biện: PGS, TS NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG IV. KẾT LUẬN Chúng tôi đó xây dựng phương pháp đònh lượng ro- tundin (L-tetrahydropalmatin) trong chế phẩm Heantos dựa trên thiết bò HPLC Agilent 1100 sử dụng detector khối phổ MS. So sánh với phương pháp trước đây là HPLC-UV, phương pháp mới cho độ chính xác tương đương. Phương pháp mới tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn như: - Có độ nhạy cao hơn ( chỉ sử dụng 10% lượng mẫu thử so với LC-UV). - Cho phép đònh lượng những chất không có hấp thụ UV hoặc trong trường hợp không có sẵn detector UV - Có thể đònh lượng với detector MS ngay cả khi không có chất nội chuẩn deteri hóa. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Pharmacopoeia of the People’s Republic of China (English Edition 1997), Vol. II, pp. 530-531. 2. Dược điển Việt Nam III, Nxb Y Học, tr. 321 - 322 (2002). 3. Phạm Thò Duyên, Trònh Văn Lẩu, Phạm Thanh Kỳ. Tạp Chí Dược Liệu, T. 8, số 5, Tr. 131-135 (2003). ♥ Người phản biện: PGS, TS CHU ĐÌNH KÍNH ĐỊNH LƯNG ROTUNDIN TRONG (Tiếp theo trang 18)